Разница между митохондриальной ДНК и ядерной ДНК

Митохондриальная ДНК и ядерная ДНК вносят вклад в генетический состав клетки. Митохондриальная ДНК (мтДНК) представляет собой двухцепочечную кольцевую ДНК, обнаруженную внутри митохондрий. Он кодирует белки и функциональные РНК, необходимые митохондриям. Но некоторые белки, кодируемые ядерной ДНК, импортируются из цитозоля. Ядерная ДНК (яДНК) состоит из нескольких линейных хромосом, которые кодируют почти все белки, необходимые клетке. Митохондриальная ДНК короткая по сравнению с ядерной ДНК. главное отличие между митохондриальной ДНК и ядерной ДНК заключается в том, что митохондриальная ДНК кодирует генетическую информацию, необходимую митохондриям. тогда как ядерная ДНК кодирует генетическую информацию, необходимую для всей клетки.

В этой статье объясняется,

Что такое митохондриальная ДНК

Митохондрия участвует в производстве клеточной энергии посредством окислительного фосфорилирования. Внутри митохондрии находится собственный геном; это называется митохондриальной ДНК (мтДНК). МтДНК состоит из двухцепочечной кольцевой молекулы ДНК, расположенной в виде одной хромосомы. Одна митохондрия состоит из десятков копий мтДНК. Митохондрии состоят из нескольких молекул мтДНК. Одна клетка может содержать более 100 митохондрий. Следовательно, в каждой клетке можно найти более 1000 копий мтДНК. Количество копий мтДНК на клетку зависит от количества копий мтДНК на митохондрии, а также от размера и количества митохондрий на клетку. Он состоит примерно из 0,25% генетического состава клетки. ДНК в митохондрии показана на фигура 1.

Рисунок 1: ДНК в митохондрии

Статья в тему: Почему США практикует ядерное сдерживание

В мтДНК закодировано 37 генов. Эти гены кодируют белки, необходимые для функций внутри митохондрий, а также необходимые тРНК и рРНК для митохондрий, особенно для синтеза белка. Митохондриальные ДНК- и РНК-полимеразы локализованы в митохондриях. Полипептиды, синтезируемые внутри митохондрий, представляют собой субъединицы, образующие мультимерные комплексы, используемые либо в синтезе АТФ, либо в транспорте электронов. МтДНК реплицируется независимо от ядерной ДНК в зависимости от потребности клетки в энергии.

У дрожжей наследование митохондрий двуродительское. МтДНК состоит из материнской линии наследования у людей. У млекопитающих сперматозоиды вносят в зиготу мало или совсем не вносят цитоплазмы. Поэтому у эмбриона почти все митохондрии происходят из яйцеклетки.У растений наследование мтДНК такое же, как у млекопитающих. Следовательно, заболевания, связанные с мтДНК, передаются по материнской наследственности. МтДНК более восприимчива к мутациям по сравнению с ядерной ДНК. Неправильные мутации в мтДНК вызывают наследственную оптическую невропатию Лебера. Большие делеции в мтДНК вызывают синдром Кернса-Сейра и хроническую прогрессирующую наружную офтальмоплегию. Круговая мтДНК показана на фигура 2.

Рисунок 2: Митохондриальная ДНК

Что такое ядерная ДНК

ДНК, из которой состоит геном клетки, известна как ядерная ДНК (нДНК). ЯДНК находится в ядре эукариотической клетки. Он состоит из 99,75% всего генетического состава клетки. ЯДНК или геном эукариотической клетки организован в несколько линейных хромосом, которые плотно упакованы внутри ядра. Человеческие тела состоят из 46 отдельных хромосом. Иногда яДНК существует в нескольких копиях. Количество копий яДНК в геноме описывается термином плоидность. Соматические клетки человека диплоидны, содержат две копии яДНК, которые называются гомологичными хромосомами. Гаметы у человека гаплоидны.

Статья в тему: Что значит заминировать атомную станцию

Размер генома человека составляет 3,3 миллиарда пар оснований. ЯДНК человека состоит из 20 000–25 000 генов, включая гены, обнаруженные в мтДНК. Эти гены кодируют почти все признаки, проявляемые организмом. Они несут информацию для роста, развития и размножения. Гены экспрессируются в белки в соответствии с универсальным генетическим кодом посредством транскрипции и трансляции. ЯДНК реплицируется только во время S-фазы клеточного цикла. Организация яДНК показана на цифра 3.

Рисунок 3: Организация ядерной ДНК

Наследование нДНК двуродительское. Каждая из двух копий генома человека наследуется от одного родителя, либо от матери, либо от отца. ЯДНК содержит огромные вариации признаков, которые они проявляют, из-за наличия различных аллелей для определенного гена.Поэтому яДНК используется при тестировании на отцовство, чтобы выяснить, какой дочерний организм принадлежит какому родителю у людей. С другой стороны, наследование болезней также характерно для родителей. ЯДНК менее подвержена мутациям. Примерами генетических нарушений в геноме человека являются муковисцидоз, серповидноклеточная анемия, гемохроматоз и болезнь Гентингтона. Наследование как яДНК, так и мтДНК показано на цифра 4.

Рисунок 4: Наследование яДНК и мтДНК

Разница между митохондриальной ДНК и ядерной ДНК

Содержание

Митохондриальная ДНК: мтДНК состоит из митохондриального генома.

Ядерная ДНК: яДНК состоит из генома клетки, включая митохондриальную ДНК.

Структура ДНК

Митохондриальная ДНК: мтДНК двухцепочечная и кольцевая.

Ядерная ДНК: нДНК двухцепочечная и линейная.

Статья в тему: Какое вещество вводят при подготовке к ядерному сканированию

Количество хромосом

Митохондриальная ДНК: мтДНК расположена в одной хромосоме.

Ядерная ДНК: нДНК организована в несколько хромосом. Например, яДНК человека состоит из 46 хромосом.

Сочинение

Митохондриальная ДНК: мтДНК состоит из 0,25% генетического состава клетки в клетках животных.

Ядерная ДНК: яДНК состоит из 99,75% генетического состава клетки в клетках животных.

Корпус

Митохондриальная ДНК: мтДНК не окружена ядерной оболочкой.

Ядерная ДНК: нДНК окружена ядром.

Расположение

Митохондриальная ДНК: мтДНК свободно плавает в митохондриальном матриксе.

Ядерная ДНК: яДНК находится в ядерном матриксе, прикрепленном к ядерной оболочке.

Размер генома

Митохондриальная ДНК: Размер мтДНК составляет 16 569 пар оснований.

Ядерная ДНК: Размер яДНК составляет 3,3 миллиарда пар оснований.

Гистоновые белки

Митохондриальная ДНК: мтДНК не упакована гистоновыми белками.

Ядерная ДНК: нДНК плотно упакована гистоновыми белками.

Количество копий

Митохондриальная ДНК: В каждой клетке можно найти более 1000 копий мтДНК.

Ядерная ДНК: Количество копий яДНК на соматическую клетку может различаться в зависимости от вида. Соматические клетки человека содержат две копии яДНК.

Количество генов

Митохондриальная ДНК: мтДНК состоит из 37 генов, кодирующих 13 белков, 22 тРНК и 2 рРНК.

Ядерная ДНК: нДНК состоит из 20 000–25 000 генов, включая три мт-гена.

тРНК и рРНК

Митохондриальная ДНК: мтДНК кодирует каждую тРНК и рРНК, необходимые митохондриям.

Ядерная ДНК: яДНК кодирует каждую тРНК и рРНК, необходимые для процессов в цитоплазме.

Статья в тему: Почему атомная энергетика лучше ископаемого топлива

Автономия

Митохондриальная ДНК: мтДНК кодирует большинство белков, необходимых митохондриям. Но некоторые белки, необходимые митохондриям, кодируются яДНК. Следовательно, митохондрии являются полуавтономными органеллами.

Ядерная ДНК: яДНК кодирует каждый белок, необходимый клетке.

Некодирующие регионы

Митохондриальная ДНК: В мтДНК отсутствуют некодирующие участки ДНК, такие как интроны.

Ядерная ДНК: яДНК содержит некодирующие области ДНК, такие как интроны и нетранслируемые области.

Генетический код

Митохондриальная ДНК: Большинство кодонов в мтДНК не соответствуют универсальному генетическому коду.

Ядерная ДНК: Кодоны яДНК следуют универсальному генетическому коду.

Репликация

Митохондриальная ДНК: мтДНК реплицируется независимо от яДНК.

Ядерная ДНК: яДНК реплицируется только во время S-фазы клеточного цикла.

Транскрипция

Митохондриальная ДНК: Гены, кодируемые мтДНК, являются полицистронными.

Ядерная ДНК: Гены, кодируемые яДНК, являются моноцистронными.

Наследование

Митохондриальная ДНК: мтДНК передается по материнской линии.

Ядерная ДНК: яДНК наследуется в равной степени от обоих родителей.

Рекомбинация

Митохондриальная ДНК: мтДНК передается от матери к потомству без изменений.

Ядерная ДНК: нДНК организуется путем рекомбинации при передаче потомству.

Вклад в физическую форму человека

Митохондриальная ДНК: мтДНК вносит меньший вклад в физическую форму человека среди населения.

Ядерная ДНК: нДНК вносит большой вклад в приспособленность человека среди населения.

Скорость мутаций

Митохондриальная ДНК: Скорость мутаций в мтДНК сравнительно высока.

Ядерная ДНК: Частота мутаций в яДНК низкая.

Идентификация лиц

Митохондриальная ДНК: МтДНК также может быть использована для идентификации людей.

Статья в тему: Что такое ядерная энергия? умник.

Ядерная ДНК: ЯДНК используется для проверки отцовства.

Генетические расстройства

Митохондриальная ДНК: Наследственная оптическая нейропатия Лебера, синдром Кернса-Сейра и хроническая прогрессирующая наружная офтальмоплегия являются примерами генетических заболеваний, вызванных мутациями мтДНК.

Ядерная ДНК: Муковисцидоз, серповидноклеточная анемия, гемохроматоз и болезнь Хантингтона являются примерами генетических заболеваний, вызванных мутациями в яДНК.

Вывод

Ядерная ДНК вместе с митохондриальной ДНК вносят вклад в генетический состав клеток животных. Клетки растений также содержат хлоропластную ДНК. яДНК состоит из генома клетки, а мтДНК состоит из митохондриального генома. ЯДНК содержит гены, которые кодируют все признаки, проявляемые организмом. МтДНК также входит в яДНК. ЯДНК состоит из более чем 20 000 генов. Белки, кодируемые этими генами, ответственны за фенотипические признаки организма. МтДНК кодируется 37 генами наряду с тРНК и рРНК, необходимыми для функций митохондрий. Следовательно, основное различие между митохондриальной ДНК и ядерной ДНК заключается в их содержании.

Ссылка:
1. Лодиш, Харви. «ДНК органелл». Молекулярно-клеточная биология. 4-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Интернет. 28 марта 2017 г.
2. Купер, Джеффри М. «Митохондрии». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Интернет. 28 марта 2017 г.
3. Браун, Теренс А. «Геном человека». Геномы. 2-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Интернет. 28 марта 2017 г.
4. Альбертс, Брюс.«Структура и функция ДНК». Молекулярная биология клетки. 4-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Интернет. 28 марта 2017 г.
5. Штёпплер, доктор медицины Мелисса Конрад. «Список генетических заболеваний: определения, типы и примеры». МедицинаНет. н.п., н.д. Веб. 28 марта 2017 г.

Статья в тему: Ядерная война в Северной Корее, где может выпасть радиация

Изображение предоставлено:
1. «Митохондриальная ДНК lg», Национальный исследовательский институт генома человека — Национальный институт здоровья. Национальный исследовательский институт генома человека. «Глоссарий генетических терминов». Получено 17 ноября 2016 г. из (общественного достояния) через Commons Wikimedia.
2. «Митохондриальная ДНК en» Производная работа: Шанель (разговор) Митохондриальная ДНК de.svg: перевод Кнопфкинда; макет jhc — митохондриальная ДНК de.svg, CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
3. «Eukaryote DNA-en» Автор: Eukaryote_DNA.svg: *Difference_DNA_RNA-EN.svg: *Difference_DNA_RNA_RNA-DE.svg: Sponk (разговор) перевод: Sponk (разговор)Chromosome.svg: *производная работа: Tryphon (разговор)Chromosome -upright.png: Исходная версия: Магнус Манске, эта версия с вертикальной хромосомой: Пользователь: Dietzel65Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Мариана Руис) производная работа: Radio89 производная работа: Radio89 — этот файл был получен из ДНК эукариот. 3.0) через Викисклад Commons
4. «Митохондриальная ДНК против ядерной ДНК» Музей палеонтологии Калифорнийского университета (UCMP) и Национальный центр научного образования — «Сортировка доказательств». Понимание эволюции. Музей палеонтологии Калифорнийского университета. 22 апреля 2014. . (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

голоса

Рейтинг статьи